超聲對陶瓷膜微結構及分離性能的影響.pdf

1、在膜分離過程，由于濃差極化和膜污染，膜的滲透通量隨時間的延長而衰減，導致膜分離效率降低。解決膜分離過程中的濃差極化和膜污染問題，提高膜滲透通量，對提高過程的經(jīng)濟可行性和促進膜分離過程的廣泛應用具有重大意義。本文對超聲在膜分離領域中的研究現(xiàn)狀和進展作了簡要的綜述和分析，國內外對超聲應用于膜分離過程的研究多集中于有機膜及超聲的正面影響作用方面，而對超聲應用于無機膜和超聲對膜材料結構性能的影響等方面研究較少。本文重點研究了超聲對管式陶瓷膜結構

2、性能的影響，超聲輻照對陶瓷膜過濾顆粒體系過程的影響。 超聲對陶瓷膜微結構的影響主要取決于聲強值的大小，通過測定兩種超聲清洗器中的燒杯、鋁合金容器和不銹鋼組件內的平均聲強、最大聲強、最小聲強值，發(fā)現(xiàn)不同超聲清洗器及不同容器內各處聲強很不均勻，最大聲強對膜材料結構性能的影響最大。通過膜純水滲透通量變化、泡壓孔徑變化和膜孔隙率變化、掃描電鏡和光學顯微鏡的觀察，考察了各聲強值下陶瓷膜結構性能的變化。發(fā)現(xiàn)平均聲強0.53 W/cm2的超聲

3、對陶瓷膜管破壞嚴重，平均聲強0.27 W/cm2的超聲對單管外膜的皮層破壞明顯，對載體膜孔結構影響比較復雜，最大孔徑和平均孔徑變化不大，但最可幾孔徑及其分布都變大，導致純水通量上升。超聲在液體中引發(fā)的聲沖流和聲空化效應是影響陶瓷膜結構性能的原因。確定了平均聲強為0.10W/cm2的超聲對陶瓷膜純水通量沒有影響，表明此聲強值對陶瓷膜是安全的。 在超聲輻照對CaCO3顆粒粒徑的影響的研究中，發(fā)現(xiàn)超聲輻照1小時和3小時后平均粒徑和粒徑

4、分布基本無變化。在對超聲輻照下陶瓷膜過濾CaCO3顆粒體系的研究中，發(fā)現(xiàn)當顆粒粒徑大于膜孔徑，膜污染以餅層污染為主時，超聲輻照減小了濾餅層污染，使膜通量增加，促進了微濾過程。當顆粒粒徑小于膜孔徑或與之相當時，膜污染以堵孔污染為主，超聲輻照增加了堵孔污染，使膜通量減少。發(fā)現(xiàn)在用同一膜過濾、濾餅層污染控制時，隨著顆粒平均粒徑/膜平均孔徑比值的增大，超聲輻照使膜污染阻力中占主導地位的濾餅阻力減小的幅度也增大，導致總阻力減小的幅度增大，膜通量增